9

Dengan yang mendefinisikan flextural rigidity suatu cangkang.

Persamaan (57) mendeskripsikan tegangan membrane, dan tegangan bending. Dapat di perhatikan bahwa distribusi tegangan komponen pada cangkang adalah linear 1. ANALISA DAN HASIL

1.1 Pemodelan Kapal

Kapal yang akan dilakukan pemodelan adalah Tug Boat

sedangkan model CPO Barge menggunakan model dari penelitian yang sebelumnya. Model Tug Boat dibuat menggunakan MAXSURF dengan data General Arrangement (GA) yang sudah ada. Sebelum membuat model kapal menggunakan MAXSURF perlu diketahui beberapa parameter input penting, yakni data principal dimension antara lain: - L.O.A. = 23.5 meter - Breadth (B) = 7.03 meter - Height (H) = 5.245 meter - Draft (T) = 2.7 meter

Gambar 9 Pemodelan Tug Boat menggunakan

MAXSURF

Gambar 10 Pemodelan Tug Boat menggunakan

MAXSURF 1.2 Hidrostatik

Untuk mendapatkan hasil model kapal yang akurat sesuai

dengan keaadaan sebenarnya, maka rancangan model harus divalidasi. Validasi model dilakukan dengan membandingkan data hidrostatik keluaran MAXSURF dengan data hidrostatik yang sudah ada.

Dari koreksi hidrostatik diatas meunjukkan bahwa

kesalahan/selisih yang terjadi dari model yang di buat dengan MAXSURF dengan data hidrostatik yang telah ada menunjukkan nilai kesalahan/selisih yang sangat kecil

sehingga model kapal yang dibuat telah valid dan bisa digunnakan untuk tahap analisa selanjutnya.

Tabel 2 Koreksi hidrostatik dari data yang sudah ada

dengan model

Measurement Value

Unit Error % Data Model

Displacement 258.634 257.837 t 0.3 Volume 252.326 251.548 m^3 0.3 Draft to Baseline

2.7 2.7 m 0.0

Immersed depth

2.7 2.7 m 0.0

Lwl 23.226 23.268 m 0.2 Beam wl 7.179 7.179 m 0.0 WSA 210.513 209.875 m^2 0.3 Max cross sect area

16.475 16.481 m^2 0.0

Waterplane area

146.86 146.841 m^2 0.0

Cp 0.659 0.656 0.5 Cb 0.56 0.558 0.4 Cm 0.85 0.85 0.0 Cwp 0.881 0.879 0.2 LCB from zero pt

12.243 12.294 m 0.4

LCF from zero pt

10.859 10.929 m 0.6

KB 1.667 1.665 m 0.1 BMt 2.221 2.204 m 0.8 BMl 21.607 21.789 m 0.8 KMt 3.888 3.869 m 0.5 KMl 23.274 23.454 m 0.8 Immersion (TPc)

1.505 1.505 t/cm 0.0

MTc 2.358 2.371 t.m 0.6 RM at 1deg = GMt.Disp.sin(1)

8.069 7.961 t.m 1.3

1.3 Lines Plan

Model kapal yang sudah divalidasi bisa digunakan untuk

analisa pada tahap selanjutnya. Sebelumnya perlu dilakukan perancangan rencana garis atau yang di sebut Lines Plan. Rencana garis ini diperoleh dari data offset model yang sudah valid.

10

Gambar 11 Lines Plan CPO Barge

Gambar 12 Lines Plan Tug Boat

1.4 Analisa Gerakan Kapal

Analisa geakan dilakukan dengan bantuan MOSES. Data-

data yang diperlukan untuk analisa gerakan menggunakan moses adalah data offset kapal yang digunakan program untuk mengidentifikasi badan kapal, untuk menghitung luas, volume dan displacement, sehingga proses tersebut dapat digunakan sebagai salah satu validasi MOSES.

Tabel 3 Data Lingkungan

Parameter Value Unit Kedalaman perairan 90 Meter Tinggi gelombang signifikan (H 1/3) 2.9 Meter Periode gelombang 8.3 Meter Spektrum gelombang Jonswap

(γ=2.5)

Tabel 4 Data Kondisi Kapal

Body CPO Barge Tug Boat Full Load Empty Load All Cond.

VCG (m) 1.18 2.1 2.1 B (m) 21.348 21.348 7.304 T (m) 3 0.719 2.7 Lwl (m) 69.7316 60.9244 23.268 Displ. (ton) 3731.00 811.45 257.837 Kxx 8.53 8.53 2.1075

Kyy 17.8425 17.8425 6.9432 Kzz 17.8425 17.8425 6.9432 Berikut ini ditampilkan keluaran MOSES dalam bentuk visual dan grafik. Isometris

Depan

Samping

Atas

Gambar 13 Model Tug Boat Keluaran MOSES

Isometris

Depan

Samping

Atas

Gambar 14 Model CPO Barge Keluaran MOSES

Isometris

Depan

Samping

Atas

Gambar 15 Islustrasi Model Towed CPO Barge Keluaran

Moses 1.5 Response Amplitude Operator [RAO]

Hasil dari running MOSES yang menyajikan amplitudo

gerakan respon kapal disajikan dalam grafik di bawah ini

11

Gambar 16 Grafik RAO Heave CPO Barge

Gambar 17 Grafik RAO Pitch CPO Barge

1.6 Verical Relative Amplitude [Zr]

Kalkulasi matematis gerakan gabungan heaving-pitching

untuk simpangan maksimum ditunjukkan sebagai berikut yang kemudian selanjutnya digunakan untuk menghitung gaya geser dan bending momen kekuatan memanhang kapal. Tabel 5 Perhitungan Relative Amplitude [Zr] Maksimum CPO Barge Kondisi di Towing Load µ ζ Z Ө ξӨ Zr Full 0 2.447 -0.518 -4.204 0.558 -3.523

180 2.447 -0.780 -3.751 0.366 -3.593 Empty 0 2.827 -0.344 -4.344 0.376 -3.546

180 2.827 -1.089 -4.042 0.316 -4.232 Tabel 6 Relative Amplitude [Zr] Maksimum CPO Barge Kondisi Tidak di Towing * Load µ ζ Z Ө ξӨ Zr Full 0 2.447 -0.761 2.309 0.473 -3.680

180 2.447 -0.582 1.467 0.636 -3.664 Empty 0 2.827 -1.225 0.201 0.081 -4.133

180 2.827 -1.116 0.322 0.127 -4.071 *) Hasil penelitian sebelumnya µ : Sudut heading gelombang (°) ζ : Amplituo Gelombang (m) Z : Amplitudo Kompleks Heaving (m) Ө : Amplitudo Kompleks Pitching (deg) ξӨ : Simpangan Relatif Gerakan Pitching (m) Zr : Simpangan Relatif Heaving-Pitching (m)

1.7 Curve of Sectional Area [CSA]

Dari pemodelan CPO Barge yang dilakukan dengan

MAXSURF dapat diperoleh keluaran Sectional Area yang selanjutnya nanti merupakan digunakan sebagai inputan dalam perhitungan gaya geser dan bending momen kekuatan memanjang kapal.

Gambar 18Curve of Sectional Area CPO Barge

1.8 Penyebaran Berat Kapal

Gambar 19 Grafik Penyebaran Berat CPO Barge Muatan

Kosong

Gambar 20Penyebaran Berat CPO Barge Muatan Penuh

(merah : DWT, biru : LWT)

1.9 Penyebaran Gaya Apung Penyebaran gaya apung CPO Barge dilakukan untuk

mengetahui gaya tekan keatas yang mempengaruhi kekuatan memanjang kapal. Penyebaran gaya apung ditunjukkan pada grafik di bawah ini.

12

Gambar 21 Penyebaran Gaya Apung CPO Barge

1.10 Penyebaran Bending Momen Calm Water

Dalam perhitungan kekuatan memanjang kapal kondisi

Calm Water diperukan untuk menghitung kekuatan memanjang kapal yang dipengaruhi oleh kondisi Calm Water dan regular wave. Berikut ini ditampilkan grafik penyebaran gata geser dan bending momen CPO Barge pada kondisi Calm Water.

Gambar 22 Penyebaran Shear Force dan Bending Moment

Still Water kondisi Empty Load

Gambar 23 Penyebaran Shear Force dan Bending Moment

Still Water kondisi Full Load

1.11 Penyebaran Bending Momen Regular Wave Tugas Akhir ini menitik beratkan perhitungan kekuatan

memanjang kapal dipengaruhi oleh gelombang regular kondisi heaving-pitching coupled dengan kondisi-kondisi batas pemodelan yang telah dilakukan dan output yang diperoleh serta perhitungan matematis dapat diperoleh penyebaran gaya

geser dan bending momen relatif pada setiap station yang dipengaruhi oleh variasi muatan pada kondisi gelombang regular heaving-pitching seperti ditampilkan dalam grafik di bawah ini.

Gambar 24 Shear Force dan Bending Moment Regular

Wave Heaving-Pitching Kondisi Full Load Following Sea

Gambar 25 Shear Force dan Bending Moment Regular

Wave Heaving-Pitching Kondisi Full Load Head Sea

Gambar 26 Shear Force dan Bending Moment Regular

Wave Heaving-Pitching Kondisi Empty Load Following Sea

13

Gambar 27 Shear Force dan Bending Moment Regular Wave Heaving-Pitching Kondisi EmptyLoad Head Sea

Dari grafik diatas dapat diperoleh nilai tegangan

geser dan momen bending maksimum serta perbandingannya dengan penelitian sebelumnya seperti tersaji pada tabel di bawah ini Tabel 7 Total Shear Force dan Bending Moment Maksimum Load Heading Station shear bending

Cond µ ID pos force moment

[-] [°] [-] [m] [N] [N.m]

Towed

Full Load

0 3 5.49 -6156.50 172021.34

180 2 3.66 3512.46 -108937.25

Empty Load

0 3 5.49 5961.51 -171812.25

180 3 5.49 -8962.25 251724.12

Untowed*

Full Load

0 38 69.540 -20413.92 -643368.76

180 38 69.540 -29809.31 939323.00

Empty Load

0 4 7.320 81965.40 2180168.96

180 30 54.900 159617.74 -1888572.18 *) Penelitian sebelumnya

1.12 Analisa Tegangan Lokal

Konstruksi badan kapal yang dimodelkan adalah pada station 2, 3 dan 4. Station 2 dan 4 dalam hal ini sebagai tumpuan/constrain sedangkan station 3 adalah station yang akan dikenai beban. Konstruksi badan kapal untuk station 2, 3 dan 4 ditunjukkan sebagai berikut.

Gambar 28 Konstruksi Transverse Web Station 2 CPO Barge

Gambar 29 Konstruksi Transverse Web (typ) Station 3

dan 4 CPO Barge

Gambar 30 Konstruksi Memanjang CPO Barge

Material baja yang digunakan dalam pemodelan

adalah baja tipe AH-36. Pemilihan material ini sesuai dengan standar dalam Ship Construction yang diterbitkan oleh ABS berdasarkan requirement dan kebutuhan dengan tensile strength sebesar 620 N/mm2, yield point sebesar 253 Mpa .

Pembebanan yang bekerja pada pada station 3 antara lain diuraikan sebagai berikut:

Tabel 8 Pembebanan Pada Station 3

Kondisi Muatan

Shear Force (sb Z)

Buoyancy (sb Z)

Bending Moment

(sb y) [N] [N] [N.m]

Full -6156.50 784.60 172621.34 Empty -8962.25 0.044 251724.12

Dari analisa sesitivitas konstruksi badan kapal dapat

dimodelkan dengan baik dengan jumlah elemen sebanyak 6119. Dengan ukuran meshing sebesar 0.45 m untuk konstruksi kulit plat, dan 0.6 m untuk untuk konstruksi penegar-penegar.

14

Gambar 31 Meshing Optimal Pemodelan Konstruksi

Badan CPO Barge

Dari hasil running ANSYS untuk analisa statis

konstuksi badan CPO Barge terhadap beban shear force dan bending moment dari gelombang regular serta gaya apung diperoleh hasil sebagai berikut.

Gambar 32 Hasil Analisa Statis Kondisi Full Load

Gambar 33 Hasil Analisa Statis Kondisi Empty Load

Pada analisa statis kondisi full load diperoleh

tegangan maksimum terjadi sebesar 3.2836 x 107 Pa atau sebesar 32.836 MPa seperti terlihat pada gambar 4.30 dan untuk kondisi empty load diperoleh tegangan maksimum terjadi sebesar 4.7908 x 107 atau sebesar 47.908 Mpa seperti terlihat pada gambar 4.31 diatas. Dari analisa statis ini juga diketahui bahwa posisi badan kapal yang mengalami tegangan maksimum berada pada sisi samping lambung kapal yang menyudut sehingga tegangan akan terkonsentrasi pada bagian ini.

Tabel 9 Output Tegangan Kondisi Tegangan Tegangan Rasio Ket.

Muatan Actual Maksimum

Ijin Berdasar

BKI

Tegangan

[MPa] [MPa] Full 32.836 253 0.13 OK

Empty 47.908 253 0.19 OK

Berdasarkan aturan BKI Section 2 tentang material, Tegangan yang terjadi dapat diterima bila tidak melebihi dari tegangan yang diijinkan sebesar 253 MPa, sehingga dapat diketahui bahwa untuk masing-masing kondisi pembebanan tegangan yang terjadi memiliki rasio tegangan dibawah satu yang bearti tegangan yang terjadi bisa diterima dan aman. 2. KESIMPULAN DAN SARAN

2.1 Kesimpulan

1. Dari analisa gerakan kapal yang diperoleh trend RAO

mengalami kondisi pucak pada arah datang gelombang following sea dan kondisi muatan kosong baik pada gerakan picthing maupun heaving. Besarnya simpangan relatif vertikal yang lebih kecil terjadi pada kondisi towing daripada kondisi untowed, dalam hal ini meunjukkan bahwa gaya-gaya akibat operasi towing menyebabkan redaman gerakan kapal akibat beban lingkungan.

2. Nilai tegangan akutal kritis yang terjadi pada CPO Barge akibat gelombang regular dan variasi muatan penuh dan kosong terjadi pada station 3 sebesar 32.836 MPa dan 47.908 Mp. Dengan nilai rasio tegangan dibawah 1 berdasar tegangan ijin yang dikeluarkan oleh BKI sebesar 253 Mpa, maka konstruksi CPO Barge dalam menerima beban gelombang regular dan variasi muatan bisa diterima.

2.2 Saran 1. Daerah paling kritis pada kondisi heaving pitching

couple terjadi pada struktur bilga yang memiliki sudut tajam, perlu dilakukan penelitian khusus pada posisi tersebut karena terjadi kosentrasi tegangan yang menyebabkan nilai tegangan aktual kritis akibat beban lingkungan.

2. Hal-hal lain yang penting untuk dianalisa untuk kondisi CPO Barge unpropellerd adalah stabilitas akibat efek operasi towing.

DAFTAR PUSTAKA Ansel C. Ugural, Stress in Plates and Shells, Mc Graw Hill,

1999 Bernitsas, Michael M., and Chung, Jin-Sug, Nonlinear

stability and simulation of Two-line Ship Towing and Mooring, Journal of Applied Ocean Research Vol. 12 pp. 77-93, Elsevier, 1990.

BKI, Rules for The Classification and Construction of Seagoing Steel Ship Volume 2 Section 18 - Equipment, 2006.

BKI, Rules for The Classification and Construction of Seagoing Steel Ship Volume 2 Section 27 - Tugs, 2006.

BKI, Rules for The Classification and Construction of Seagoing Steel Ship Volume 5 Section 13 – Chain Cables and Accessories, 2006.

15

BKI, Rules for The Classification and Construction of Seagoing Steel Ship Volume 5 Section 14 – Wire Ropes, 2006.

DnV, Offshore Mooring Steel Wire Ropes (DNV-OS-E304), 2009.

DnV, Offshore Service Vessel, Tugs and Special Ships, 2011.

DnV, Position Mooring (DNV-OS-E301), 2004. DnV, Synthetic Fibre Ropes For Towing, Mooring and

Anchoring of Ships and High Speed and Light Craft, 2009.

Latorre, Robert, Scale Effect in Towed Barge Course Stability Test, Journal of Ocean Enginering Vol. 15 pp. 305-317, Pergamon Press, 1988.

Lee, Ming-Ling., Dynamic Stability of Nonlinear Barge-Towing System. Applied Math Modelling Vol. 13 Desember pp. 693-702, Butterworth Publisher, 1989.

Murtedjo, Mas., Teori Bangunan Apung, Surabaya PT. Citra Mas Surabaya Raman-Nair, W., Power, J. and Simose Re, A., Towing

Dynamic of a Liferaft and Fast Rescue Craft in a Surface Wave. Journal of Ocean Engineering Vol. 35 pp. 1252-1258, Elsevier, 2008.

Rameswar, Bathacarya, Dynamic of Marine Vehicles, John Wiley and Sons Inc.

Ramdhan, Afrizal, Analisa Kekuatan Memanjang Double Hull CPO Barge Pengaruh Heaving-Pitching Couple dan Distribusi Beban, Tugas Akhir S1, Jurusan Teknik Kelautan ITS, 2010.

Tupper, Eric, Introduction to Naval Architecture, Butterworth Heinemann, Oxford, 2002.

Unified Facilities Criteria (UFC), Design: Moorings, Department of Defense USA, 2005.